農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展

王斌飛，牛琳琳，袁 婧

（盤錦市氣象局，遼寧盤錦 124010）

受極端氣象因素影響，使農(nóng)作物產(chǎn)量減少。在地域性與季風(fēng)性氣候的影響下，氣象災(zāi)害頻發(fā)，同時(shí)，災(zāi)害具備廣泛性與持續(xù)性特點(diǎn)，常常會(huì)帶來一定經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與群眾防范性較差，因此，難以在源頭上應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害。

1 農(nóng)業(yè)主要?dú)庀鬄?zāi)害

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害主要包括干旱、沙塵暴、冰雹、干熱風(fēng)、暴雨和低溫凍害等災(zāi)害。在一定程度上給國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來損失。

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害為原生自然災(zāi)害中的一種，具有種類多、涉獵范圍廣、頻率發(fā)生較高、群發(fā)性特點(diǎn)較為明顯、持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)及災(zāi)情較為嚴(yán)重等特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害在一定程度上和國(guó)家的氣候特點(diǎn)密切相關(guān)。受地形、緯度、海陸等位置方面影響，國(guó)內(nèi)氣候具有多樣化等特點(diǎn)。我國(guó)災(zāi)害性天氣時(shí)常發(fā)生，農(nóng)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中的主要產(chǎn)業(yè)，經(jīng)常受到洪水、臺(tái)風(fēng)、寒潮等方面氣象災(zāi)害影響。寒潮問題多發(fā)生在冬季、秋末等時(shí)期，且會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)活動(dòng)帶來較大危害；臺(tái)風(fēng)多發(fā)生在國(guó)內(nèi)東南沿海區(qū)域，破壞力較強(qiáng)，且多伴隨暴雨與大風(fēng)天氣；洪水為國(guó)內(nèi)危害較大的一種自然災(zāi)害，其出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致森林破壞、無序發(fā)展、侵占河道等問題產(chǎn)生［1］，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物淹沒，最終制約農(nóng)業(yè)全面健康發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)

2.1 干旱指標(biāo)

干旱指標(biāo)可以有效說明土壤干旱程度，即用數(shù)值的方法展現(xiàn)旱情，在分析旱情期間，能充分發(fā)揮綜合對(duì)比作用，同時(shí)，還能為干旱監(jiān)測(cè)提供充分保障。干旱災(zāi)害體系較為復(fù)雜，受到下墊面、地理位置等方面因素的影響，干旱指標(biāo)獲得十分困難，現(xiàn)階段很難研制出應(yīng)用性較強(qiáng)的指標(biāo)?，F(xiàn)階段，干旱指標(biāo)體系種類較多，常見的干旱指標(biāo)包含K 指數(shù)、降水距平百分比、降水指數(shù)等。

2.2 低溫冷害指標(biāo)

低溫冷害即農(nóng)作物生產(chǎn)期間，因自身產(chǎn)熱較低難以維持作物生長(zhǎng)發(fā)育的災(zāi)害。一般情況下，借助溫度距平及積溫距平代表低溫冷害指標(biāo)。國(guó)內(nèi)南北區(qū)域跨越較大，不同區(qū)域低溫冷害判定指標(biāo)存在明顯差異，比如，東北區(qū)域常選擇6—10 月溫度為指標(biāo)，華北地區(qū)選用5—9 月當(dāng)作獲取指標(biāo)。生產(chǎn)季積溫距平指標(biāo)方面，研究人員應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域與時(shí)間段氣候情況，實(shí)施相應(yīng)的監(jiān)測(cè)低溫冷害技術(shù)。

2.3 寒害指標(biāo)

冬季經(jīng)常會(huì)遇到比平均氣溫低的情況，這一溫度經(jīng)常會(huì)引起農(nóng)作物出現(xiàn)寒害情況。一般寒害多發(fā)生在東北及華北地區(qū)，但隨著近幾年國(guó)內(nèi)南方區(qū)域寒害問題出現(xiàn)，使得很多亞熱帶果蔬作物受害。判定寒害指標(biāo)方法很多［2］，這里常用的判斷因素主要為溫濕度，通常情況下，若溫度比正常溫度小10 ℃，容易產(chǎn)生寒害。同時(shí)，低溫環(huán)境下，空氣濕度相對(duì)較大，水分常常凝結(jié)成霜，最終導(dǎo)致農(nóng)作物莖葉凍傷。

2.4 洪澇指標(biāo)

洪澇問題多出現(xiàn)在降雪量與降雨量較多區(qū)域，熱帶氣旋、風(fēng)暴潮等區(qū)域情況尤為明顯，因而導(dǎo)致次生災(zāi)害頻繁發(fā)生。洪澇災(zāi)情監(jiān)測(cè)指標(biāo)包含擴(kuò)展指標(biāo)與基本指標(biāo)。其中，擴(kuò)展指標(biāo)作為評(píng)估年度風(fēng)險(xiǎn)與發(fā)生次數(shù)的主要依據(jù)，基本指標(biāo)則用來評(píng)估對(duì)象選定指標(biāo)。

3 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

3.1 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害地面監(jiān)測(cè)

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)法和地面監(jiān)測(cè)一樣，因地面監(jiān)測(cè)具有一定時(shí)效性與準(zhǔn)確性，可以為其他技術(shù)發(fā)展提供充分保障，但地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)零散，消耗時(shí)間較多。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)多需要結(jié)合地面土壤溫濕度等情況，然后與災(zāi)害指標(biāo)體系聯(lián)合開展監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)干旱情況期間，工作人員以農(nóng)田蒸散量為依據(jù)，對(duì)干旱情況進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)，目前，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)廣受關(guān)注；在地理信息系統(tǒng)技術(shù)與模型快速發(fā)展期間，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)越來越具體，以信息資料整合為基礎(chǔ)，地理位置信息分辨越來越準(zhǔn)確。此外，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害地面監(jiān)測(cè)多依靠農(nóng)作物模擬與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在監(jiān)測(cè)技術(shù)的支持下，其氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)逐漸朝著多樣化方向發(fā)展。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作開展。比如，研究人員將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)作主要基礎(chǔ)，努力研發(fā)了多種學(xué)科知識(shí)技術(shù)體系，有助于提升農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)整體水平。

3.2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)工具以衛(wèi)星遙感技術(shù)為主?，F(xiàn)階段，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)多應(yīng)用在洪災(zāi)、干旱等氣象災(zāi)害當(dāng)中。一般情況下，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)多應(yīng)用在干旱監(jiān)測(cè)中。在國(guó)內(nèi)，遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)干旱多以熱慣量法與作物缺水指數(shù)法為主，利用雷達(dá)對(duì)土壤水分進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)，在發(fā)射與接受雷達(dá)信息期間，對(duì)信息進(jìn)行全面整合，如此即可得到作物形狀和土壤所需水分，便于對(duì)干旱發(fā)生時(shí)間進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。評(píng)估全國(guó)干旱問題時(shí)，多評(píng)價(jià)溫度植被干旱指數(shù)、熱慣量植被干旱指數(shù)等數(shù)據(jù)［3］，然后借助監(jiān)測(cè)土壤濕度對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。此外，很多專家借助可見光、微波遙感技術(shù)等也可監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)干旱情況。近幾年，研究人員以農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害立體監(jiān)測(cè)為主，借助氣象監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，創(chuàng)建全方位、覆蓋面較大、作物所需水分、降水量、土壤溫濕度等方面監(jiān)測(cè)技術(shù)。

4 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)

1）地理信息系統(tǒng)（Geographic Information Systems，GIS）預(yù)測(cè)技術(shù)，只能制作某一時(shí)間內(nèi)與區(qū)域內(nèi)的最低溫度預(yù)報(bào)。其原理為應(yīng)用地理信息技術(shù)與某些指標(biāo)，借助地理信息技術(shù)對(duì)預(yù)報(bào)值進(jìn)行修正，例如經(jīng)緯度、海拔等，便于繪制溫度預(yù)報(bào)值。GIS 預(yù)測(cè)技術(shù)結(jié)果十分客觀，且能對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)進(jìn)行合理指導(dǎo)。有關(guān)部門在獲得預(yù)測(cè)結(jié)果后可借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，便于讓人們做好防護(hù)工作，從而有效減少實(shí)際經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)布形式是借助綜合性質(zhì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)發(fā)布系統(tǒng)，使用戶在短期內(nèi)獲得相應(yīng)信息，同時(shí)和地理情況相結(jié)合，有效采取防控措施，便于減少實(shí)際經(jīng)濟(jì)損失。所以，有關(guān)部門在進(jìn)行氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)期間，需要建立綜合服務(wù)系統(tǒng)。具體而言，應(yīng)結(jié)合不同預(yù)測(cè)情況，創(chuàng)建不同種類預(yù)測(cè)模型，便于在判定農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害期間，積極預(yù)測(cè)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，幫助用戶抵消農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，從而全面減少實(shí)際經(jīng)濟(jì)損失。

2）當(dāng)前，數(shù)理統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)應(yīng)用范圍較廣，主要將災(zāi)害指標(biāo)當(dāng)做主要憑據(jù)，借助時(shí)間序列與多元回歸等方法，合理預(yù)測(cè)氣象災(zāi)害情況。時(shí)間序列分析法多借助氣象災(zāi)害發(fā)生周期與規(guī)律為基礎(chǔ)，合理預(yù)測(cè)氣象災(zāi)害發(fā)生情況。具體操作期間，應(yīng)結(jié)合氣象災(zāi)害均生函數(shù)創(chuàng)建周期自變量預(yù)測(cè)模型。比如，一些研究將氣象災(zāi)害面積當(dāng)作樣本，創(chuàng)建模型群［4］，便于合理預(yù)測(cè)災(zāi)害形式。多遠(yuǎn)回歸分析可以分析和災(zāi)害發(fā)生密切相關(guān)的要素，然后將各項(xiàng)要素當(dāng)作主要依據(jù)，便于對(duì)災(zāi)害情況進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。多遠(yuǎn)回歸分析常用要素包含大氣環(huán)流特征量與氣象要素，借助判別與相關(guān)法應(yīng)用，可以有效創(chuàng)建預(yù)測(cè)模型。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)身為近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的主要內(nèi)容，可以有效提升監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。

3）以農(nóng)田水分平衡方程為基礎(chǔ)，通過分析每日氣象要素情況，就能及時(shí)預(yù)測(cè)土壤當(dāng)中水分含量，便于為干旱預(yù)報(bào)提供足夠數(shù)據(jù)，從而制定合理灌溉計(jì)劃。因不同作物健康生長(zhǎng)期間，對(duì)水分的要求不同，所以可以將土壤中的水分含量當(dāng)作主要依據(jù)，聯(lián)合作物生長(zhǎng)發(fā)育情況，創(chuàng)建干旱識(shí)別與預(yù)測(cè)模型。比如，借助作物生產(chǎn)模型，合理應(yīng)用氣象要素與歷史均氣候數(shù)據(jù)，來預(yù)測(cè)棉花冷害情況發(fā)生。

5 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)問題與未來發(fā)展

即便國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)研究進(jìn)步顯著，但是實(shí)際應(yīng)用期間仍有很多不足。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害地面監(jiān)測(cè)作為監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)，借助地面監(jiān)測(cè)雖然能預(yù)測(cè)未來農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，及時(shí)采取可持續(xù)預(yù)防措施，但是由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)較為分散，會(huì)消耗很多時(shí)間和人力。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)研究期間，缺少對(duì)災(zāi)害基礎(chǔ)性、致災(zāi)因子等方面的研究。因而常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的因子并非單一的，而是由多種因素構(gòu)成的，使用單一因素指標(biāo)研究這一問題，難以了解引起農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的主要原因，同時(shí)，也會(huì)影響農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防治措施的制定。國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性有待提升，通常來講，多使用地面監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)方式，融合2 種監(jiān)測(cè)結(jié)果，并分析其中的不足，對(duì)使用技術(shù)進(jìn)行全面改進(jìn)。

針對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)中的問題，有必要及時(shí)采取措施處理，便于健全監(jiān)測(cè)體系。1）加大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害因素分析，不斷提升災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)整體水平。2）在分析多種因素的基礎(chǔ)上，全面掌握農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害鏈、形成機(jī)理等過程，便于健全識(shí)別、預(yù)測(cè)、防控體系。3）健全農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系，建立實(shí)時(shí)預(yù)警服務(wù)體系，加大對(duì)地基、天基等領(lǐng)域監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，積極創(chuàng)建衛(wèi)星遙感、地面監(jiān)測(cè)與作物模型等相結(jié)合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。4）還應(yīng)加大對(duì)氣候變化中的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制研究，便于在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)期間合理應(yīng)用氣象預(yù)測(cè)信息。隨著全球氣候的變暖，其對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與致災(zāi)因素產(chǎn)生較大影響，在對(duì)氣候變化趨勢(shì)進(jìn)行全面分析期間，即可將農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害重點(diǎn)放在災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面，便于提升技術(shù)應(yīng)用方面研究。

6 結(jié)語

近年來隨著自然災(zāi)害問題的頻發(fā)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來較大影響。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展仍然停留在初期階段，若初期建設(shè)存在問題，平臺(tái)系統(tǒng)災(zāi)害預(yù)警信息不健全，勢(shì)必會(huì)影響群眾做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作。因此，監(jiān)測(cè)技術(shù)創(chuàng)新期間，有必要合理應(yīng)用不同災(zāi)害指標(biāo)，加強(qiáng)新技術(shù)論證實(shí)驗(yàn)研究，便于合理規(guī)避各種風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，還應(yīng)與作物模型相結(jié)合，建立立體化農(nóng)業(yè)氣象預(yù)測(cè)體系，全面發(fā)展地面觀測(cè)與遙感技術(shù)，便于對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，然后積極采取措施解決實(shí)際問題，為農(nóng)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。